Главная » Просмотр файлов » 1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb

1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb (845978), страница 7

Файл №845978 1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb (Базовые каскады электронных схем) 7 страница1629216643-4191d351b78f7037da79c6d0fc355cfb (845978) страница 72021-08-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

К этим сигналам (параметрамОУ) относятся следующие.Напряжение смещения (нуля) U см — это U вх , при которомU вых = 0 . Напряжение смещения образуется за счет разбросавходных характеристик транзисторов, а также сопротивлений Rк .Напряжение U см изменяется с температурой и во времени. Этоявление называется дрейфом нуля. При больших сопротивленияхисточников сигнала на погрешность усиления существенно влияютвходные токи I вх. ср : токи баз биполярных транзисторов или токизатворов полевых транзисторов.

При небольшой разности Δ I вхудается частично скомпенсировать влияние входных токов.В дальнейшем напряжение смещения и входные токи примоделировании работы ОУ будут представляться соответственноидеальным источником ЭДС и идеальным источником тока. Такимже образом может моделироваться влияние шумов и помех,приводимых к источникам напряжения и тока.2.5.1. Усилитель токаНа рис. 2.15 представлена схема усилителя тока. Здесь источникусиливаемого сигнала представлен идеальным генератором тока I ги внутренним сопротивлением Rг .

Напряжение смещения представлено источником ЭДС e. На сопротивлении между входами ОУRвх действует напряжение U вх . Это напряжение усиливается вK u раз и инвертируется, т.е. U вых = − K u U вх . Между инвертирующим входом и выходом ОУ включен резистор обратной связи Rос .49Рис. 2.15Вначале найдем U вых схемы при e = 0 и Rг = ∞ .Ток I г в узле a разветвляется на две части:I г = I + I ос =U вх U вх − γ U вых+.RвхRосR2— доля выходного напряжения, поступающего вR1 + R2Uос= вх . Подставив вцепь обратной связи. По определению RвхIгпредыдущую формулу U вых = − K u U вх , получим входное сопротивление усилителя с цепью обратной связи ( Rос ):Rосос=Rвх|| Rвх .1 + γ KuRос≈ ос .Обычно Rос << Rвх , а γ K u >> 1. Поэтому Rвхγ KuВыходное напряжение пропорционально входному:где γ =осU вых = − Ku I г Rвх≈ − IгKuI RRос ≈ − г ос .1 + γ KuγВыходное сопротивление Rг генератора тока I г можно учесть,включив его параллельно входному сопротивлению ОУ Rвх .

В выRоссокоомных цепях Rг >>, и роль Rг несущественна.1 + γ Ku50Учтем теперь влияние источника ЭДС e. Для этого найдемнапряжение в узле a:U a = U вх − е = −U вых− е.KuС другой стороныU a = γ U выхRг.Rг + RосОтсюдаU вых = −е1Rг+γKuRг + Rос≈−еγ⎛ Rос ⎞⎜⎜1 +⎟.Rг ⎟⎠⎝Итак, искомое выходное напряжениеU вых⎛ R ⎞I г Rос + е ⎜⎜1 + ос ⎟⎟Rг ⎠⎝.=−γОтносительное влияние источников I г и e определяетсяотношением1 ⎞Iг ⎛ 1⎜⎜+ ⎟⎟ .е ⎝ Rос Rг ⎠В высокоомных цепях, когда Rос и Rг велики, преобладаетвлияние тока I г . В низкоомных цепях преобладающее значениеимеет источник ЭДС e. Поэтому при усилении тока от высокоомных датчиков целесообразно использовать ОУ с малымивходными токами (например с полевыми транзисторами на входе).При усилении напряжений в низкоомных цепях преобладающеезначение на погрешность измерений оказывает напряжениесмещения. В этом случае при выборе ОУ приоритетным являетсяминимальное напряжение смещения.512.5.2. Суммирующий усилительСхема усилителя показана на рис.

2.16. Она имеет n входов, накоторые подаются сигналы U i . Сначала рассмотрим работу схемыбез учета погрешностей, вносимых I вх1 , I вх2 и e.Рис. 2.16Воспользуемся методом узловых потенциалов для определениявходного напряжения. Тогда получим:U вх =( )осВ реальных схемах Rвх−1∑UiRi11+∑осRiRвх>> ∑.1R, а Rвх >> ос .1 + KuRiRосUi.∑1 + KuRiна K u , получим:Поэтому U вх =Умножив U вхU вых = −KuRос1 + Ku∑Ui≈ − RосRi∑Ui.RiПогрешность формулы определяется тремя составляющими:δ=1RосR++ осKu Rвх (1 + K u ) 1 + Ku52∑1.RiС увеличением K u , Rвх , Ri и уменьшением Rос погрешностьсуммирования уменьшается.Учтем теперь влияние источников I вх1 , I вх2 и e. Для входноготока I вх1 данная схема представляет усилитель тока с сопротивлением источника сигнала Rг , определяемым из соотношения11=∑.

Входной ток I вх2 создает на внешнем резисторе RRгRiпадение напряжения I вх2 R , которое эквивалентно дополнительному напряжению смещения. Влияние напряжение e аналогичновлиянию в схеме усилителя тока (с учетом замечания о Rг ). Итак,дополнительная аддитивная погрешность в виде выходногонапряжения Δ U вых будет равна⎛Δ U вых = I вх1 Rос + (е − I вх2 R) ⎜⎜1 + Rос⎝∑1⎞⎟.Ri ⎟⎠В частном случае все Ri = ∞ за исключением одного R1 . Тогдасхема становится инвертирующим усилителем с коэффициентомRпередачи K = − ос .R12.5.3. Неинвертирующий усилительНайдем UВЫХ для неинвертирующего усилителя, показанного нарис. 2.17.Рис.

2.1753Пусть вначале I вх1 = I вх2 = 0 . Тогда, пренебрегая R по сравнению с Rвх ( R << Rвх ), имеем⎛R1 ⎞⎟.U вых = Ku ⎜⎜U вх − U выхR1 + R2 ⎟⎠⎝Отсюда при KuR1>> 1, что всегда реализуется на пракR1 + R2тике,⎛ R ⎞U вых = ⎜⎜1 + 2 ⎟⎟ U вх .R1 ⎠⎝Ток I вх1 дает приращение выходного напряжения на величину− I вх1 R2 . Ток I вх2 создает на резисторе R падение напряжения,эквивалентное входному сигналу I вх2 R . На выходе будет при-⎛ R ⎞ращение напряжения I вх2 R ⎜⎜1 + 2 ⎟⎟ .

При соблюдении равенстваR1 ⎠⎝⎛ R ⎞I вх1 R2 = I вх2 R ⎜⎜1 + 2 ⎟⎟ происходит компенсация влияния входныхR1 ⎠⎝токов.В частном случае R1 = ∞ схема превращается в повторительнапряжения. Компенсация наступает при I вх1 R2 = I вх2 R .2.5.4.

Интегрирующий усилительСхема усилителя представлена на рис. 2.18.Рассмотрим отклик выходного напряжения при подаче на входсхемы ступеньки напряжения. Составим следующие уравнения:U г − U вх = R ( I вх + I ос ) ;I вх =U вх;Rвх54U вх = −U вых;Ku⎛⎛1 ⎞⎟1 ⎞⎟I ос = (U вх − U вых ) ⎜ p C += (1 + K u ) U вх ⎜ p C +,⎜⎜Rут ⎟⎠Rут ⎟⎠⎝⎝где p — оператор, Rут — сопротивление утечки конденсатора.После элементарных преобразований получаем искомое напряжениеU вых ( p ) = −U г Ku.⎛ 1 + Ku ⎞R⎟ + p C R (1 + K u )1++R⎜⎜ Rут ⎟Rвх⎠⎝Рис. 2.18Переходя к оригиналу, имеем⎡⎛U вых (t ) = U уст ⎢ 1 − exp ⎜ −⎝⎣t ⎞⎤⎟ ,τ ⎠ ⎥⎦гдеU уст = −U г Ku⎛ 1 + KuR1++R⎜⎜ RутRвх⎝55⎞⎟⎟⎠;τ ≈ C R || Rвх (1 + K u ) .Разложим экспоненту в ряд и ограничимся линейным приближением:⎡ ⎛ tt⎞⎤U вых (t ) = U уст ⎢1 − ⎜1 − + . .

.⎟ ⎥ = U уст .ττ⎠⎦⎣ ⎝Подставив U уст и τ, получимKut.1 + Ku R CТаким образом, начальный участок экспоненты описываетпроцесс интегрирования. Интегрирование тем точнее, чем лучшевыполняется неравенство t << τ . Поэтому к усилителю предъявляются требования больших Rвх и K u .

Сопротивление конденсатора Rут также должно быть большим, иначе U вых будет стреU вых (t ) = − U гмиться не к U уст ≈ − K u U г , а к значительно меньшей величинеU уст ≈ − U гRутR. Эта погрешность сильно проявляется на низкихчастотах.56Глава 3Усилители с обратными связямиВ усилителе с обратной связью (ОС) часть энергии выходногосигнала поступает на вход усилителя.

Использование ОС позволяетулучшить параметры усилителя. Анализ схем, основанный на теории ОС, упрощает расчеты, а результаты анализа делает более наглядными.3.1. Классификация видов ОСПо виду выходного сигнала, который передается на вход, усилители делятся на усилители: с ОС по напряжению; с ОС по току; скомбинированной ОС.Для определения вида ОС можно мысленно провести опыт холостого хода или короткого замыкания на выходе усилителя. ОС понапряжению при холостом ходе сохраняется, а при коротком замыкании исчезает.

ОС по току при коротком замыкании сохраняется,а при холостом ходе исчезает.По способу подачи сигнала ОС во входную цепь различают усилители: с последовательной ОС; с параллельной ОС; с последовательно-параллельной ОС.При последовательной ОС происходит векторное сложение напряжений источника сигнала и цепи ОС. При параллельной ОСпроисходит векторное сложение токов источника сигнала и цепиОС.В зависимости от разности фаз усиливаемого сигнала и сигналаОС различают усилители:• с отрицательной ОС (ООС), когда разность фаз равна 180°;• с положительной ОС (ПОС), когда разность фаз равна нулю;57• с комплексной ОС (КОС), когда разность фаз лежит в пределахот нуля до 180°.Если ОС охватывает один из каскадов усилителя, то говорят оместной ОС; если ОС охватывает весь усилитель, то такую ОС называют общей.3.2.

Последовательная ООС по напряжениюРассчитаем основные параметры усилителя с ОС, структура которого показана на рис. 3.1. Параметры усилителя без ОС: K u ,Rвх , Rвых , f н , f в , δ, tфр ; коэффициент передачи цепи ОС — γ u .Рис. 3.1Напряжение на нагрузке Rн в отсутствии ОС равно U н = K u U г .Включив ОС, получим U н = K u (U г − U ос ) . Напряжение ОС U оспропорционально напряжению на нагрузке U ос = γ u U н . Таким образом, U н = K u (U г − γ u U н ) илиUн = UгKu.1 + γ u KuОтсюда получаем основную формулу теории ОСKuос =UнKu.=U г 1 + γ u Ku58Величину K u γ u называют глубиной ОС, а 1 + γ u K u = F — фактором ОС.

При γ u K u >> 1 — большой глубине ОС, коэффициент1усиления Kuос =не зависит от параметров усилителя без ОС,γuявляющихся, как правило, не достаточно стабильными. Цепь ОСстроится на пассивных элементах, поэтому γ u и, соответственно,K uос оказываются достаточно стабильными.Продифференцировав K uос по K u и перейдя к соответствующимприращениям Δ K uос и Δ K u , найдем относительную нестабильность K uос :Δ Kuос Δ K u1=⋅.осKuKu 1 + γ u KuВывод: нестабильность K uос по сравнению с K u уменьшается вF раз.UосВходное сопротивление Rвх= вх найдем при Rг = 0 , так какI вхот сопротивления источника сигнала оно не зависит. ТогдаUосRвх= г , аI вхI вх =1U г − U ос=RвхRвх⎛1Ku ⎞ U г⎜⎜U г − U г γ u⎟⎟ =.⋅1 + γ u Ku ⎠ Rвх 1 + γ u Ku⎝Таким образом,осRвх= Rвх (1 + γ u K u ) = Rвх Fон ,где Fон — фактор ОС при Rг = 0 . Итак, ООС последовательноготипа увеличивает входное сопротивление в Fон раз.ос=Выходное сопротивление RвыхосU хх.

При коротком замыкаосI кзос= I кз . Напряжении ОС по напряжению не действует. Поэтому I кзние холостого хода59осU хх= UгKuU ххU== хх ,1 + γ u Ku 1 + γ u Ku F ∞ггде K u и F ∞ определяются при холостом ходе, т.е. Rн = ∞ . Такимгобразом,осRвых=RвыхR= вых .1 + γ u KuF∞гВыходное сопротивление при ООС по напряжению уменьшается по сравнению с выходным сопротивлением без ОС в F ∞ раз.гНагрузочная способность усилителя улучшается — напряжение нанагрузке U н меньше зависит от тока нагрузки I н .Влияние ООС на нелинейные искажения найдем для относительно небольших искажений, когда можно воспользоваться принципом суперпозиции. Будем считать, что напряжение нелинейныхискажений (амплитуды гармоник) прямопропорциональны уровням напряжений в цепях усилителя.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
2,07 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6390
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее